Üstünlükli Elektrik Xətləri və Qüllələr: Növləri, Dizayn və Təhlükəsizlik

Ultra-qüvvəli yüksək qəsdə AC substatların dərəcəsindən daha çox rast gəlinən nöqtələr elektrik enerjisinin daşıma və paylanma xətləridir. Yüksək qalamlar daşqın dağları və dənizləri aşan həddən həddə uzanan kəbləri şəhərlər və kəndlərə qədər uzadır. Bu da maraqlı bir mövzudur—bu gün daşıma xətləri və onların dəstəkləyici qalamları haqqında araşdırış aparaq.

Elektrik Enerjisinin Daşıma və Paylanması

Öncə, elektrik enerjisi necə təmin edilirini anlayaq. Elektrik enerji sənayesi əsasən dörd mərhale ilə ibarətdir: enerjinin yaradılması, daşıma, (substat) paylanması və istifadəsi.

• Yaradılma karbonun yanması, hidroelektrik stansiyalar, rüzgar və güneş enerjisi kimi müxtəlif növ jeneratordan ibarətdir. Bütün bunlar yaradılma kateqoriyasına daxildir.

• Daşıma daşıma xətləri və qalamlara əsaslanır.

• Substat (və ya Transformasiya) transformatorlardan istifadə edir. Elektrik stansiyalarında voltajı artırmaq üçün step-up transformatorları, paylama tərəfində isə regionel paylama şəbəkələri və son istifadəçilər üçün uyğun olan səviyyələrə endirmək üçün step-down transformatorları istifadə olunur.

• Paylama istifadəçi tərəfində müxtəlif step-down transformatorları, orta və aşağı voltajlı ehtiyatlar, kontakt cihazları və qablaşdırma ilə yerinə yetirilir.

• İstifadə evlərdəki elektrik cihazlarına, belediyyə infrastrukturunda, binalarda, sənaye obyektlərində və digər tətbiqlərdə elektrik istifadəsinə aid olur.

Struktura nəzəriyyəsindən, daşıma xətləri iki əsas növə bölünür: havada daşıma xətləri və kabel xətləri. Aşağıda elektrik enerjisinin daşıma sisteminin şəkili verilmişdir:

Uzun məsafəli elektrik enerjisinin daşıma üçün hansı voltaj səviyyələri uyğundur? Daşıma zədələrini azaltmaq və effektivliyi artırmaq üçün, adətən 500 kV və daha yüksək AC voltajları istifadə olunur. 500 kV-dən 750 kV-a qədər voltajlar extra yüksək voltaj (EHV) AC daşıma kimi sınıflandırılır, 1000 kV AC sistemləri isə ultra yüksək voltaj (UHV) AC daşıma kimi tanınır. Müqayisədən, orta voltajdan 110 kV-330 kV-ə qədər işləyən xətlər genelliklə paylama xətləri kimi kategoriyalara ayrılır. Qeyd edək ki, bu klassifikasiyalar artan enerji tələbi, sistem kapasitəsi və regional enerji paylanma nümunələrinə görə dəyişə bilər.

Voltaj səviyyələri xətt-xətt voltaja aid olur—yəni üç fazadan (A, B, C) istənilən ikisi arasında voltaj. Evlərdə istifadə olunan 220 volt faza voltajıdır, bu da hər bir fazanın toprakla arasındakı voltajdır. Həqiqətən, evlərə gələn elektrik enerjisi 380 volt xətt voltaj sistemindən başlayır. Yalnız binanın girişində üç faz (A, B, C) ayrılmış olur—hər bir faz fərqli bir mənzil birimini təmin edə bilər. Şəhərlərdə və ya məskunlaşmış sahələrdə əksər hallarda kvadrat forması, qutu kimi struktur görə bilərsiniz—bu pad-mounted (və ya qutu tipi) substatdır (aşağıdaki şəkildə göstərilmişdir).

Qutu tipi substat orta voltajlı ehtiyatları, transformatorları və aşağı voltajlı paylama cihazlarını inteqrasiya edir. Şəhər orta voltajlı paylama şəbəkələrindən (typiki 10 kV və ya 20 kV) 380 V elektrik enerjisini məskunlaşma və ya belediyyə istifadəsi üçün uyğun hala çevirir. Sizin qablaşdırmanı görməyəcəksiniz, çünki Çinin şəhər paylama şəbəkələri indi əksər hallarda zərərli kablolarla qurulub. Amma bəzi köhnə məskunlaşma sahələrində və ya köçkünlərdə hava xətlərinin transformatorlara və sonra binalara və ya müxtəlif istifadəçilərə qədər getdiyini hələ də görə bilərsiniz.

Açık sahələrdə, əksər hallarda görə biləcəyiniz havada daşıma xətləri qalam və kəblərdən ibarətdir. Müxtəlif növ qalamlar var və daşıma xətləri ya doqquz cərəyan (DC) və ya dəyişən cərəyan (AC) kimi kategoriyalara ayrılır.

Çinin elektrik enerjisinin yaradılması və istifadəsi coğrafi nöqtədən baxıldığında ciddi dengesizliklərə malikdir. Kömür, rüzgar, güneş və hidroelektrik enerji kimi bərpa edilə bilən enerji mənbələri geniş qərb bölgələrində qonşusuzdur, amma əsas yüklər minlərlə kilometr uzaqlıqda mərkəzi və şərq bölgələrində yerləşir. Bu coğrafi uyğunsuzluq uzun məsafəli elektrik enerjisinin daşımasını ən vacib həllə edir.

Son illərdə, geniş ölçülü rüzgar və güneş enerjisi bazalarının sürətli inkişafı ilə birgə, uzun məsafəli elektrik enerjisinin daşıma tələbi davam edən şəkildə artıb. Enerji təminatının sırt kemi olan ultra yüksək voltaj (UHV) şəbəkələrinin inşası təzələnmiş və Çinin enerji keçidi və mühəndislik inkişafına güclü bir momentum verib. Bütün bu uzun məsafəli daşıma sistemləri şəbəkənin birləşdirilməsi üçün daşıma qalamları və havada xətlərə əsaslanır.

Havada Daşıma Xətləri

Havada daşıma xətti, izolyatorlar və aparatlar vasitəsilə qalamlardan asılı olan kəblərdən ibarətdir, bu da kəblər və topraq və ya binalar arasındakı təhlükəsiz məsafəni təmin edir. Daşıma xətlərinin əsas funksiyası elektrik enerjisinin təmin edilməsidir, elektrik stansiyaları və substataların birləşdirilməsi, paralel işləmənin təmin edilməsi və elektrik şəbəkəsinin birləşdirilməsidir.

Havada xətlər, daha aşağı investisiya xərcləri, daha sürətli inşaat, sadə və rahat quraşdırma, sızıntı və potensial təhlükələrin asan tapılması, sadə servis və təmir imkanları kimi üstünlüklərə malikdir. Uzun məsafəli daşıma üçün havada xətlər daha yüksək enerji kapasitesi ilə əsaslanır. Daşıma məsafəsi neçə uzun olarsa, tələb olunan voltaj səviyyəsi o qədər yüksəkdir.

Amma, havada xətlər çox yayılmış və mühit şəraitindən və təbii faktorlardan nəticələnən müxtəlif işləmə sızıntılarına maraqlıdır. Bu, şimşək darbələri, rüzgar zədələri, buzlanma, qirlilik şimşək darbələri, xarici təsirlər, kəblərin salınışı və quş səbəbindən baş verən hadisələr kimi nümunələrə aid olur.

Əlavə olaraq, yüksək qüvvətlə işləyəndə mühəndislər adətən yüksək qüvvətli (YQ), çox yüksək qüvvətli (ÇYQ) və ümumi yüksək qüvvətli (ÜYQ) sistemlərlə ünsiyyətdə olurlar. Bunların çoxu havada keçirilən xətlərlə birləşdirilib. Nəticə olaraq, yüksək qüvvətli ekipmanlar üçün texniki tələblər xətt şərtlərinə—məsələn, işləmə mühit və xidmət şərtlərinə—yaxşı bir şəkildə bağlıdır. Üstünlük verilir ki, havada keçirilən xətlərin xüsusiyyətləri və arızaların davranışını anlamaq, yüksək qüvvətli ekipmanların texniki spesifikasiyalarını anlamaq üçün vacibdir.

Havada Keçirilən Transmiya Xətlərinin Komponentləri

Havada keçirilən transmiya xətlərinin asıl komponentləri nəvələr, qüllələr, ileticilər, izolyatorlar, alət (fittings), şimşək möhkəmləmə cihazları (məsələn, yuxarıda keçirilən zərər qulları və hafif qüvvətli qüvvət qısa vaxt axını cihazları) və yerə bağlanma sistemi daxildir. Müasir xətlər əlavə komponentlər də ehtiva edə bilər, məsələn, optik zərər qulları (OPGW) və enerji xətti daşıyıcı kommunikasiya sistemləri.

(1) İleticilər

İleticilər elektrik akımını nəql edir və elektrik enerjisi təmin edir. Standart xətlərdə hər fazaya bir iletici tipikdir. Amma, ÇYQ və yüksək kapasiteli transmiya xətləri üçün iki, üç, dörd və ya daha çox alt-iletici (adətən dairəvi konfiqurasiyada yerləşdirilir) olan paket ileticilər istifadə edilir. Bu, korona buraxılışını azaldır, enerjinin itirilməsini minimuma endirir və radyo, televiziya və digər kommunikasiya sinyallarına təsirini azaldır.

(2) Şimşək Möhkəmləmə Qulları və Yerə Bağlanma Sistemi

Şimşək möhkəmləmə qulları transmiya qüllələrinin üstündə asılıdır və hər bir qülənin yerə bağlanma sisteminə aşağıdan yanaşan ileticilərlə birləşdirilib. Şimşək darbı zamanı, faz ileticilərinin üstündə yerləşən şimşək möhkəmləmə qulları şimşəkdarbiyi qabul edir, təhlükəsiz olaraq akımı yerə bağlanma sistemi vasitəsilə toprağa yönləndirir. Bu, ileticilərə doğrudan darb olma ehtimalını azaldır, xətt izolyasiyasını aşırı qüvvətli zədələrindən qoruyur və etibarlı işləməni təmin edir. Şimşək möhkəmləmə qulları adətən 110 kV və yuxarı reytinqli xətlərin tam uzunluğunda qurulur və adətən qalvanizə edilmiş pilləlik dəmir istifadə edilir.

(3) Qüllələr (Pylonlar)

Qüllələr ileticilər və şimşək möhkəmləmə qulları ilə birgə əlaqəli alətləri dəstəkləyir, ileticilər, qüllələr, yer, və hər hansı bir çapraz struktur və ya binalar arasında təhlükəsiz elektrik məsafələrini saxlayır.

(4) Izolyatorlar və Izolyator Zəncirleri

Izolyatorlar transmiya xəttinin asıl izolyasiya komponentidir. Onlar ileticiləri dəstəkləyir və ya onları asır və elektrik cəhətdən qüllələrdən izolyasiya edir, etibarlı dielektrik qüvvət təmin edir. Mekaniki stres, elektrik qüvvəti və korroziya atmosferi qazlarına məruz qalan izolyatorlar kifayət qədər mekaniki qüvvət, izolyasiya performansı və degradasiyaya qarşı mübarizə imkanına malik olmalıdır.

(5) Alət (Fittings)

Transmiya xətti alətləri ileticilər və zərər qullarını dəstəkləmək, saxlamak, birləşdirmək və qorumaqda vacib rol oynayar, sağlam və etibarlı bağlantı təmin edir. Alət funksiyaya görə beş əsas növə bölünür: xətt klemaları, qoşucu alətlər, qoşma alətlər, qoruyucu alətlər və köçürücü ip alətləri.

(6) Nəvələr

Nəvə, qüləni yere sabitləyir, bu da çöküş, çöküş və ya çöküşdən qoruyur.

Bu komponentləri daha sonra gələcək müzakirələrdə detallı şəkildə araşdıracaq.

(7) Qüllələr (Pylonlar)

Bircə şəkilli transmiya xətləri və qüllələr var, voltaj səviyyəsi 1000 kV-a çatır. Qül materyalleri ağac, beton, pilləlik dəmir və pilləlik tüplər daxildir, və onların forması və dizaynı çox fərqli olur. Transmiya xəttinin məqsədi, minimal zədələrlə bir ucu bir başqa ucuna elektrik enerjisi təmin etməkdir. Buna görə, eyni voltaj sinifində, xətlər impedansı minimuma endirmək və ileticinin kesiti maksimuma endirmək üçün dizayn edilir. Qüllələr xətləri dəstəkləyir və başqa iletici obyektlərlə toxunuşdan qoruyur, bu da yerə bağlanma arızalarına səbəb olardı. Beləliklə, onlar yüksək və struktural olaraq stabildir. Aşağıdakı şəkil ümumi qül tiplərini göstərir.

Mühəndislik tətbiqlərindəki faktiki funksiyalarına əsasən, qüllələr daha bir neçə növə bölünür: düz xətt (asılı) qüllələr, bucaq (köşə) qüllələr (istiqaməti dəyişmək üçün), terminal qüllələr (substatlara birləşmək və onlardan çıxmaq üçün), faz dövrənməsi üçün qüllələr və böyük paylanma qüllələri (böyük dənizlər, göllər və ya boğazları keçmək üçün dizayn edilir). Hər bir qülün əsası nəvədir. İleticilər izolyator zəncirleri vasitəsilə çarpaz parçalardan asılıdır.

Əgər pilləlik dəmir qülüyə diqqət yetirsəniz, hər tərəfdən yuxarı doğru iki kiçik "boynuz" görəcəksiniz—bu ince ileticiləri taşır. Bu, enerji nəqlü üçün deyil, şimşək möhkəmləməsi üçün olan yuxarıda keçirilən zərər qulları (şimşək möhkəmləmə qulları) və ya yer qullarıdır.

Transmiya qüllələri müxtəlif formalarında gəlir. Tək circuit xətlər üçün ümumi konfiqurasiyalar arasında ileticilərin orizontal olaraq yerləşdirildiyi "şərab bardağı" növü və ileticilərin üçbucaq formasında yerləşdirildiyi "pisik başı" növu daxildir. Mənzil sahəsi limitlənmiş və ya ekonomik olaraq inkişaf etmiş, torpaq eksikliyi olan bölgələrdə, eyni strukturda iki və hətta dörd circuiti dəstəkləyən qompakt qüllələr çox istifadə olunur. Ümumi yüksək qüvvətli (ÜYQ) DC transmiya xətləri üçün, iki circuiti dəstəkləyən T-növü qüllələr də var—bir tərəfdə müsbət pol, digər tərəfdə isə mənfi pol.

Transmiya xətti koridoru, yüksək qüvvətli havada keçirilən elektrik xəttinin ən xarici ileticilərindən latif şəkildə uzanan sahəni ifadə edir. Onun eni voltaj səviyyəsinə və Elektrik Enerji Obiektlərinin Mühafizəsi haqqında Qaydalar tərəfindən tənzimlənir. Məsələn, 500 kV xətti üçün qorunma zonasının eni 20 metrdir. Bu zonada minimal tarazlı tarım fəaliyyətləri icra edilə bilər, amma yanıcı materialların yığılması və binaların tikintisi qadağandır.

Belə bir çox qızılca cihazları və kiçik "şənbələləri" elektrotransmitasiya qüllələrində qurulmuş olduğunu da fərq etmisiniz bilərsiniz. Bunlar nə üçün istifadə olunur? Bu, hamısı quşların təsirini azaltmaq üçün! Anti-quş qızılcalar quşların yuvu inkişaf etməsini məhdudlaşdırır, o cümlədən kiçik fırlanma "şənbələ" cihazları onları uzaqlaşdırır - hər ikisi adətən qüllələrdə qurulur.

Transmitasiya qüllələrinin strukturu, quşlar üçün yuvu inkişaf etmək üçün ideal yer sağlayır. Amma, quş tərəfindən buraxılan maddələr elektrik keçiricidir. Onlar izolyator zəncirinə buraxıldığında, kəmirdən zəminə qədər elektrik keçirici bir yol yarada bilər, bu da potensial olaraq flaşover, zəmin səhvlərini və hətta fazalar arasında qısa bağlanmayı dəyishə bilər. Buna görə, elektrik xətləri, "öfkəli quşlar" kimi adlandırıla bilən bir şeyə çox maraq göstərir. Bununla belə, transmitasiya xətlərinə (və ya koridorlarına) yaxın yüksək ağaclar da təhlükədar olaraq, məsələn, zəmin boşluğunu pozmaq və ya qısa bağlanma nəticəsində təhlükədar olaraq, müntəzəm olaraq qismən kəsilməlidirlər.